1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.測(cè)定天然河砂的顆粒級(jí)配；2.繪制篩分級(jí)配曲線，求d10、d80、K80；3.按設(shè)計(jì)要求對(duì)上述河砂進(jìn)行再篩選；4.求定濾料孔隙率；5.過(guò)程熟悉普通快濾池過(guò)濾、沖洗的工作；6.加深對(duì)濾速、沖洗強(qiáng)度、濾層膨脹率、初濾水濁度的變化、沖洗強(qiáng)度與濾層膨脹率關(guān)系以及濾速與清潔濾層水頭損失關(guān)系的理解。實(shí)驗(yàn)原理2.1濾料篩分實(shí)驗(yàn)濾料級(jí)配是指將不同大小粒徑的濾料按一定比例加以組合，以取得良好的過(guò)濾效果。濾料是帶棱角的顆粒，其粒徑是指把濾料顆粒包圍在內(nèi)的球體直徑（這是一個(gè)假想直徑

2、）。在生產(chǎn)中簡(jiǎn)單的篩分方法是用一套不同孔徑的篩子篩分濾料試樣，選取合適的粒徑級(jí)配。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范是以篩孔孔徑0.5mm及1.2mm兩種規(guī)格的篩子過(guò)篩，取其中段。這雖然簡(jiǎn)便易行但不能反映濾料孔徑的均勻程度，因此還應(yīng)該考慮級(jí)配情況。能反映級(jí)配狀況的指標(biāo)是通過(guò)篩分級(jí)配曲線求得的有效粒徑d10以及d80和不均勻系數(shù)K80。d10通過(guò)濾料質(zhì)量10%的篩孔孔徑，它能反映濾料中細(xì)顆粒尺寸，即產(chǎn)生水頭損失的“有效”部分尺寸；d80過(guò)濾料質(zhì)量80%的篩孔孔徑，它能反映粗顆粒尺寸；K80d80與d10之比，即K80= d80/ d10。K80越大表示粗細(xì)顆粒尺寸相差越大，濾料粒徑越不均勻，這樣的濾料對(duì)過(guò)濾及反沖洗均

3、不利。尤其是反沖時(shí)，為了滿足濾料粗顆粒的膨脹要求就會(huì)使細(xì)顆粒因過(guò)大的反沖強(qiáng)度而被沖走；反之，若為滿足細(xì)顆粒不被沖走的要求而減小反沖強(qiáng)度，粗顆粒可能因沖不起來(lái)而得不到充分清洗。故濾料需經(jīng)過(guò)篩分級(jí)配。2.2過(guò)濾實(shí)驗(yàn)（水頭損失）快濾池濾料層能截留粒徑遠(yuǎn)比濾料孔隙小的水中雜質(zhì)，主要通過(guò)接觸絮凝作用，其次為篩濾作用和沉淀作用。要想使過(guò)濾出水水質(zhì)好，除了濾料組成需符合要求外，沉淀前或過(guò)濾前投加混凝劑也是必不可少的。當(dāng)過(guò)濾水頭損失達(dá)到最大允許水頭損失時(shí)，濾池需進(jìn)行沖洗。少數(shù)情況下，雖然水頭未達(dá)到最大允許值，但如果濾池出水濁度超過(guò)規(guī)定要求，也需進(jìn)行沖洗。沖洗強(qiáng)度需滿足底部濾層恰好膨脹的要求。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，沖洗

4、排水濁度降至1020度以下可以停止沖洗?？鞛V池沖洗停止時(shí)，池中水雜質(zhì)較多且未投藥，故初濾水濁度較高。濾池運(yùn)行一段時(shí)間（約510min）后，出水濁度才符合要求。時(shí)間長(zhǎng)短與原水濁度、出水濁度要求、藥劑投量、濾速、水溫以及沖洗情況有關(guān)。如初濾水歷時(shí)短，初濾水濁度比要求的出水濁度高不了多少，或者說(shuō)初濾水對(duì)濾池過(guò)濾周期出水平均濁度影響不大時(shí)，初濾水可以不排除。清潔濾層水頭損失計(jì)算公式采用卡曼-康采尼（Carman-Kozony）公式h0=180g1-E02E031d02L0式中：h0水流通過(guò)清潔濾層水頭損失，cm； 水的運(yùn)動(dòng)粘度，cm2/s； g重力加速度，981cm/s2； E0濾料孔隙率； d0與濾

5、料體積相同的球體直徑，cm； L0濾層厚度，cm； 濾速，cm/s； 濾料顆粒球度系數(shù)；天然濾料一般采用0.750.80。當(dāng)濾速不高，清潔濾層水流屬層流時(shí)，水頭損失與濾速成正比，兩者成直線關(guān)系；當(dāng)濾速較高時(shí)，上式計(jì)算結(jié)果偏低，即水頭損失增加率超過(guò)濾速增長(zhǎng)率。為了保證濾池出水水質(zhì)，常規(guī)過(guò)濾的濾池進(jìn)水濁度不宜超過(guò)1015度。本實(shí)驗(yàn)采用投加混凝劑的直接過(guò)濾，進(jìn)水濁度可以高達(dá)幾十以至百度以上。因原水加藥較少，混凝后不經(jīng)反應(yīng)直接進(jìn)入濾池，形成的礬花粒度小，密度大，不易穿透，故允許進(jìn)水濁度較高。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑表3-1 實(shí)驗(yàn)中所用試劑及說(shuō)明儀器（試劑）數(shù)量（說(shuō)明）圓孔篩1套托盤天平1臺(tái)（稱量300g，感

6、量0.1g）烘箱1臺(tái)帶拍搖篩機(jī)1臺(tái)（如無(wú)則人工手搖）淺盤和刷（軟、硬）各1個(gè)1000mL量筒1個(gè)過(guò)濾裝置1套光電式濁度儀1臺(tái)200mL燒杯2個(gè)（取水樣測(cè)濁度用）20mL量筒1個(gè)秒表1個(gè)（測(cè)投藥量用）2m鋼卷尺1個(gè)溫度計(jì)1個(gè)四、實(shí)驗(yàn)步驟4.1濾料篩分實(shí)驗(yàn)1.取樣。取天然河砂300g，取樣時(shí)要先將取樣部位的表層鏟去，然后取樣。將取樣器的中的砂樣洗凈后放在淺盤中。 2.稱取砂樣100g，選用一組篩子過(guò)篩。篩子按篩孔大小順序排列，砂樣放在最上面的一只篩（1.68mm篩）中。3. 將該組套篩裝入搖篩機(jī)，搖篩約5min，然后將篩套取出，再按篩孔大小順序在潔凈的淺盤上逐個(gè)進(jìn)行手篩，直至每分鐘的篩出量不超過(guò)試

7、樣總量的0.1%時(shí)為止。通過(guò)的砂顆粒并入下一篩號(hào)一起過(guò)篩，這樣依次進(jìn)行直至各篩號(hào)全部篩完。若無(wú)搖篩機(jī)，可直接用手篩。4. 稱量在各個(gè)篩上的篩余試樣的質(zhì)量（精確至0.1g）。所有各篩余質(zhì)量與底盆中剩余試樣質(zhì)量之和與篩分前的試樣總質(zhì)量相比，其差值不應(yīng)超過(guò)1%。5.將上述所得的各項(xiàng)數(shù)值填入表5-1中。4.2過(guò)濾實(shí)驗(yàn)（水頭損失）將有關(guān)濾柱數(shù)據(jù)記入表5-2.作濾速與清潔濾層水頭損失的關(guān)系實(shí)驗(yàn)。通入清水，測(cè)不同濾速（流量為60、80、100、140、200、260、320、400L/h，根據(jù)濾柱內(nèi)平面面積計(jì)算濾速）時(shí)濾層頂部的測(cè)壓管水位和濾層底部附近的測(cè)壓管水位、測(cè)水溫。將有關(guān)數(shù)據(jù)記入表5-3。停止沖洗，

8、結(jié)束實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和整理1.濾料篩分試驗(yàn) LINK Excel.Sheet.12 C:UsershpDesktop水控實(shí)驗(yàn)15周.xlsx 水控!R2C8:R13C11 a f 4 h * MERGEFORMAT 表1 濾料篩分實(shí)驗(yàn)篩孔大小/mm截留砂樣質(zhì)量/g通過(guò)篩孔的砂石質(zhì)量/g通過(guò)篩孔砂樣質(zhì)量占總質(zhì)量比值/%2.00 9.978189.690189.99 1.25 12.404477.285777.54 0.58 13.750563.535263.75 0.30 36.339227.19627.29 0.18 11.206215.989816.04 0.15 12.79893.1

9、9093.20 0.13 0.00713.18383.19 0.10 1.57071.61311.62 0.075 0.91660.69650.70 00.696500.00 初始稱量的砂石質(zhì)量m1=100.0064g；剩余試樣質(zhì)量之和m2=99.6682g前后差值=|99.6682-100.0064|100.0064100%=0.34% 1% 符合所有各篩余質(zhì)量與底盆中剩余試樣質(zhì)量之和與篩分前的試樣總質(zhì)量相比差值不超過(guò)1%的實(shí)驗(yàn)要求。由以上數(shù)據(jù)可作篩分級(jí)配曲線。根據(jù)散點(diǎn)圖的分布特點(diǎn)選擇合適曲線模型進(jìn)行擬合，擬合函數(shù)的相關(guān)參數(shù)如下圖中所示，其中相關(guān)系數(shù)R2=0.98542，說(shuō)明曲線的擬合效果較

10、好，代入?yún)?shù)數(shù)值可得濾料篩分級(jí)配曲線的擬合方程為y=-119.50-x0.379+87.80當(dāng)y=10時(shí)，解得d10=-0.379ln10-87.80-119.50=0.163當(dāng)y=80時(shí)，解得d10=-0.379ln80-87.80-119.50=1.034故不均勻系數(shù)K80= d80/ d10 =1.0340.163= 6.35，根據(jù)濾池氣水沖洗設(shè)計(jì)規(guī)程（CECS 50：1993），均質(zhì)石英砂濾料的定義為“有效粒徑較均勻的石英砂濾料，一般不均勻系數(shù)K80為1.3-1.4，不超過(guò)1.6。實(shí)驗(yàn)樣品K80=8.481.6,不符合有效粒徑較均勻的石英砂濾料規(guī)范，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)樣品粒度分布極其不均勻。 2

11、.過(guò)濾實(shí)驗(yàn) LINK Excel.Sheet.12 C:UsershpDesktop水控實(shí)驗(yàn)15周.xlsx 水控!R1C1:R12C5 a f 4 h * MERGEFORMAT 相關(guān)參數(shù)：濾池直徑D=12.09cm濾層厚度L=94cm水溫t=20表2 過(guò)濾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表流量(L/h)濾速（mm/s）濾層頂部測(cè)壓管水位hb(cm)濾層底部測(cè)壓管水位ha(cm)水頭損失h（cm)500.38 131.0109.022.0 600.46 116.189.926.2 750.57 128.997.831.1 800.61 117.882.435.4 1300.99 126.072.054.0 14

12、01.06 128.868.660.2 1601.22 128.061.266.8 2001.52 128.046.082.0 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，我們首先進(jìn)行反沖洗鞏固厚實(shí)致密濾料層，保證其內(nèi)部空隙率基本不變，使濾料成為一個(gè)統(tǒng)一成體。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們控制閥門保證進(jìn)入濾料的液體流量等于流出濾料的液體流量，通過(guò)觀察和控制濾料上層的液面高度及測(cè)壓管水頭恒定來(lái)保證進(jìn)液流速等于過(guò)濾速度等于出液流速。通過(guò)記錄進(jìn)液流量的大小和濾池直徑，算得每個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)液流速，進(jìn)而得到每個(gè)實(shí)驗(yàn)的過(guò)濾速度。通過(guò)測(cè)量濾層頂部和底部恒定不變的測(cè)壓管水位，得到每個(gè)過(guò)濾速度下所對(duì)應(yīng)的水頭損失h。由以上數(shù)據(jù)可作濾速和水頭損失的關(guān)系曲線。 通過(guò)

13、線性擬合我們知道R2=0.9981，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明過(guò)濾速度和水頭損失之間呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。符合曼-康采尼（Carman-Kozony）公式h0=180g1-E02E031d02L0六、思考與討論1.濾料篩分試驗(yàn)用篩子篩分濾料時(shí)不能用力拍打篩子，只在過(guò)篩結(jié)束時(shí)輕拍一次或用小刷刷下，使夾在篩孔中的濾料脫離，放入燒杯中與為過(guò)篩面的顆粒一同稱重；擬合曲線過(guò)程中發(fā)現(xiàn)0.15-2.00mm篩孔大小與過(guò)篩砂樣質(zhì)量占總質(zhì)量比值關(guān)系曲線上凸，可用所選曲線模型擬合；而0-0.13mm對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線下凹，不能滿足所得擬合方程，推測(cè)可能原因是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在部分細(xì)小顆粒夾在篩子壁與篩網(wǎng)的交接處無(wú)法脫落，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，尤其

14、是微小粒徑顆粒實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)受到了較大的影響，因?yàn)轭w粒越小，篩分過(guò)程中經(jīng)過(guò)的夾縫越多，越容易夾在這些縫隙中，導(dǎo)致稱量結(jié)果偏小，對(duì)應(yīng)質(zhì)量比值偏小；篩孔大小變化梯度過(guò)小，也是這幾個(gè)點(diǎn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差的原因。將砂樣轉(zhuǎn)移到燒杯時(shí)，可能有一部分顆粒未能順利倒入燒杯，從而使實(shí)驗(yàn)稱量結(jié)果偏小。實(shí)驗(yàn)樣品K80=8.48遠(yuǎn)大于1.6,不符合有效粒徑較均勻的石英砂濾料，如需用它作為濾料進(jìn)行過(guò)濾，需要進(jìn)一步根據(jù)篩分級(jí)配曲線方程求得的數(shù)值再篩選，使不均勻系數(shù)K80在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。2.過(guò)濾實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前濾柱中無(wú)水，大量空氣存在濾料顆粒之間，我們?cè)趯?duì)濾料進(jìn)行了多次反沖洗，但濾料柱中仍存在一定量氣泡，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中時(shí)而有氣泡向上逸出，濾層有氣泡時(shí)會(huì)減小濾層的空隙率，使水頭損失加大，過(guò)濾周期延長(zhǎng)，濾層截污容量減小，還可能使濾層產(chǎn)生裂縫，產(chǎn)生水流短路，降低出水質(zhì)量，且減小了反沖洗時(shí)顆粒之間的摩擦力，降低反沖洗效果。讀取測(cè)壓管水位高度時(shí)，個(gè)別水位超過(guò)我們身高，這些數(shù)值可能由于視線無(wú)法完全與水面平齊而導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)。水流從濾層頂端